气化微油点火技术的应用及其控制方案
(1.内蒙古电力工程技术研究院；2.内蒙古电力勘测设计院，内蒙古 呼和浩 特 010020)
摘 要：文章主要介绍了气化微油点火系统的组成及其控 制方案。
关键词：气化微油点火；控制方式；节油
中图分类号：TK223.2 文献标识码：A 文章编 号：1007—6921(2009)04—0067—02
微油气化小油枪点火燃烧的工作原理是：利用机械雾化将燃料油挤压、撕裂、破碎，产生超 细油滴经压缩空气雾化成纳米级超细油滴进行燃烧，同时用燃烧产生的热量，在极短的时间 内完成油滴的蒸发气化，使油枪在正常燃烧过程中直接燃烧气体燃料，从而大大提高燃烧效 率及火焰温度。气化燃烧后的火焰刚性极强、火焰呈完全透明状，火焰中心温度高达1 500 ～2 000℃。
1 概述
内蒙古科右中热电厂1×330MW空冷供热机组锅炉生产厂家为北京巴布科克。威尔科克斯有限 公司,锅炉型式为亚临界一次中间再热、平衡通风、锅炉房紧身封闭、固态排渣、全钢构架 、全悬吊结构π型汽包锅炉，采用正压直吹MPS中速磨系统，前后墙对冲式燃烧方式，配有 旋流燃烧器，设置两台三分仓容克式空气预热器。
锅炉配有6台中速磨煤机，共24只煤粉燃烧器，前后墙分别为3层布置，每层为布置4支煤粉 燃烧器。
锅炉配有24只大油枪，分三层布置。每只油枪出力为750kg/h。
2 本锅炉气化微油点火设备设计方案
结合本锅炉燃煤特点，并结合锅炉燃烧设备结构，为保证改造效果，使锅炉燃烧器在改造后 能长期、安全、稳定运行。设计将锅炉原A磨煤机对应的前墙共4只煤粉燃烧器改造为装有气 化小油枪(40～100kg/h)点火的浓淡式煤粉燃烧器。
气化微油点火系统：四只主煤粉燃烧器系统、气化小油枪系统、压缩空气系统、炉前油系统 、高压风系统、锅炉冷炉启磨风道加热系统、气化小油枪图像监视系统；燃烧器壁温监测及 微油点火控制系统。
2.1 微油气化小油枪点火设备主要技术参数
燃油压力：0.8～2.5MPa；
主油枪出力：40～100kg/h；
压缩空气压力：0.35～0.6MPa；
压缩空气流量：0.9Nm3/min左右；
油枪高压风压力：4 000Pa左右；
油枪高压风流量：3 000m3/h左右；
气化油枪燃烧火焰中心温度：1 500～2 000℃；
可点燃煤粉量：3～10t/h；
燃烧器壁温：燃烧器壁温不超过450℃；
燃油：# -20轻柴油。
2.2 气化微油点火设备系统设计
根据现场实际情况,将四套微油气化点火燃烧器安装在前墙A层一次风喷口位置，取代原有的 主燃烧器，作为锅炉点火燃烧器和主燃烧器使用,可满足锅炉启、停或低负荷稳燃的要求。
气化微油点火系统由进油管、进气管、喷嘴及高能点火装置组成，油压：0.8～2.5Mpa；出 力：40～100kg/h。
2.2.1 微油气化小油枪点火系统
由微油气化油枪和辅助油枪、高能点火装置、火检装置 、燃油系统、压缩空气系统、高压助燃风系统等组成。
2.2.1.1 燃油系统。利用前墙A层的油系统，用φ32×3不锈钢管从原燃油进油总母管上引出，在来油管上安装来 油总门（截止阀DN25、PN4.0），并顺序并联安装两台燃油过滤器（200μm）及入出口手动 球阀（DN25、PN4.0），从前墙A层#1、#2、#3、#4封闭作为微油气化小油枪来油母管。在各 支引一根φ22×3的不锈钢管，上安装燃油气动球阀（DN15、PN4.0）及旁路手动球阀（DN15 、PN6.0）、双层小过滤器，通过高压燃油软管和气化小油枪连接，构成整个燃油系统。
2.2.1.2 压缩空气系统。利用前墙A层现场压缩空气系统，接一根φ32×3的不锈钢管连接前墙A层#1、#2、#3、#4附 近作为压缩空气母管，并在压缩空气母管上安装总门（截止阀DN30、PN4.0）及空气过滤器 ，同时由母管向前墙A层#1、#2、#3、#4气化小油枪点火燃烧器处引分支管φ22×3不锈钢管 ，在每角的分支管道上安装气动球阀、气动球阀出入口手动球阀（DN15、PN4.0）及旁路阀 手动球阀（DN15、PN4.0），最后通过高压空气软管和气化小油枪连接，完成整个压缩空气 系统。
2.2.1.3 高压风系统。气化小油枪在运行和备用期间，需要有一风压为4 000Pa、出力3 000m3/h的助燃吹扫风， 该路风取自一次风机出口管道用φ273×3钢管引出，环至炉前平台形成高压风母管，再由母 管φ159×3向前墙A层气化小油枪点火燃烧器处引分支管φ89×3钢管分别引至#1、#2、#3、 #4气化小油枪点火燃烧器，每只顺序安装手动球阀（DN80、PN2.0）后分二路，通过高压风 软管和气化小油枪连接及火检连接，完成整个高压风系统。
2.2.2 冷炉起磨热风加热系统
在热一次风一侧母管上安装风道燃烧器加热一次风，安装位置在一次风母管弯头处，风道内 壁配备耐热衬板，风道燃烧器出力200～400kg/h，具体数值将根据磨煤机计算进行确定。燃 油从炉体附近燃油母管接出引至燃烧器前，同时吹扫用蒸汽引至燃烧器以吹扫油枪。燃烧器 配有火焰检测及熄火保护控制，以保证燃烧器安全运行。
2.2.3 气化微油点火煤粉燃烧系统设计
2.2.3.1 气化微油点火煤粉燃烧器。燃烧器为4只，为了锅炉点火或低负荷运行时能及时的投用，选在前墙A层。微油点火燃烧 器布置在中心风管中，气化小油枪轴向安装在气化火燃烧器上。燃烧器自身有煤粉浓淡分离 装置和浓缩装置，气化小油枪点燃浓煤粉，分级燃烧、分级送风，并采用先进的内风膜冷却 技术锅炉气化小油枪点火燃烧器的设计内容主要包括：气化小油枪点火装置、一级燃烧室、 二级燃烧室、燃烧器喷口装置及煤粉分离器。
2.2.3.2 气化微油点火煤粉燃烧器结构。气化微油点火燃烧器不仅可以作为点火以及低负荷稳燃燃烧器，而且在正常运行时可以作为 主燃烧器使用。煤粉燃烧器改造后具有以下特性：
保证锅炉在冷态启动时煤粉能比较容易地被点燃。根据现场燃烧器的位置及气化小油枪点火 装置在其他工程应用经验，采用分级点火、分级燃烧的原理，去除中心风管中的启动油枪、 点火油枪、火检等装置，在中心风管中布置气化小油枪点火煤粉燃烧器，在燃烧器内部设计 二级燃烧室，在距燃烧器喷口约1 000mm处，气化微油点火燃烧器（气化小油枪出力控制在4 0～100kg/h）轴向插入微油点火煤粉燃烧器（原来中心风管位置中），在一级燃烧室内布置 文丘里结构实现煤粉中心浓缩效应，不会因布置气化小油枪而减少原来燃烧器内一次风的通 流 面积，也不会在燃烧器内增加额外的结构，尽可能利用现有燃烧器的结构装置，从而保证不 影响该燃烧器内部的流动特性，从而保证该燃烧作为主燃烧器投运时的低负荷、低NOX排 放特性。在点火和低负荷投运时，气化微油点火燃烧器，煤粉在燃烧器内采用二级着火，从 而保证着火的稳定性，且不影响NOX排放指标。
2.2.4 气化微油点火辅助系统设计系统设计
2.2.4.1 图象监视系统。由5个带CCD摄象机监视探头组成，其视频信号通过高温视频电缆送至集控室九画面分割器 及视频切换器，经处理再送到工业电视，可同时监视五个微油气化燃烧器出口煤粉和风道加 热风系统火焰也可以实现单角和全炉膛火焰监视。CCD工业电视探头采用风冷，冷却风源取 自电厂已有的火检风管，摄像头的电源引至各角就地控制柜。
2.2.4.2 壁温监测系统。在每套煤粉燃烧器出口段壁面上安装2只K型热电偶，信号引进DCS，用于实时监测燃烧器壁 温，控制壁面温度低于450℃，防止其内结焦或烧损。
2.2.5 控制系统设计
整个气化微油点火系统直接纳入DCS系统，由DCS的FSSS完成对气化微油点火系统的控制。微 油点火主要逻辑都在FSSS中实现，主要有：
2.2.5.1 启动逻辑。控制室启动允许条件：①燃油母管压力正常（＞0.6Mpa）；②压缩空气母管压力正常（＞0.3Mpa），空气阀关闭；③锅炉允许点火，MFT复位；④微油点火在远控位。
满足启动允许条件，操作点火器图标接通高能点火器点火，同时自动开启燃油阀，油枪燃 烧稳定4～5s后，自动开启压缩空气阀，完成启动过程。高能点火器启动后30s后自动停止 。
2.2.5.2 灭火保护。
①当MFT发生时，DCS控制关闭所有角的燃油阀、并禁止微油枪启动；②当启动点火30s内仍然无火，控制系统自动关闭对应燃油阀，本次点火失败；③燃烧过程中由火检检测到灭火时（燃油阀在开位且油枪火检持续2s以上无火），控制系 统自动关闭对应燃油阀，同时关闭对应送粉管道插板门。并根据微油枪灭火跳磨煤机/给煤 机保护是否投入（或根据负荷），决定是否跳对应设备。
2.2.5.3 停止逻辑。①火检灭火后，自动关燃油阀，此时不关压缩空气阀；②操作员在控制面板上操作停止按钮；③就地操作停止；④MFT停止。
在微油枪停止时，一般应在燃油阀关闭后，保持压缩空气阀继续开启10以上再关闭，以达到 冷却和吹扫微油枪的效果。
2.2.5.4 给煤机启动。气化点火油枪火焰证实（作为点火启动时启动条件）着火稳定后或锅炉点火能量满足（作为 主燃烧器使用时），可启动给煤机给煤。
3 设计过程中的注意事项
每个燃烧器设置两个壁温监测热电偶，安装位置在燃烧器喷口边沿200mm处，因为此处温度 最高，能真实反应燃烧器的温度。
综合考虑图像火检信号与工业电视的接口的统一，各燃烧器的火检信号经四画面分割器给出 视频信号进入工业电视。
4 结束语
电厂采用气化微油点火技术，节省燃油，这就减少了电厂运行成本。随着气化微油点火 技术的不断成熟，必定带来一定经济效益和社会效益。
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